慧聪编辑：王教授，您好，很高兴您能接受我的采访，首先请您介绍二甲醚是一种什么样的物质好吗？

    王教授：二甲醚(DME)是一种无色气体，具有轻微的醚香味，室温下的蒸气压力约为0.5 MPa，它与液化石油气的物理性质很相似。二甲醚具有惰性、无腐蚀性、无致癌性、几乎无毒。二甲醚的饱和蒸气压低于液化气，储存运输比液化石油气更安全，并且燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO排量低。纯度高于93％的二甲醚可直接作为替代液化气的燃料使用，而纯度高于97%时即可直接替代柴油作为车用燃料，并且二甲醚还可掺入石油液化气、煤气或天然气混烧并能提高热效率。所以，它将是取代液化气的一种理想的清洁燃料。由于二甲醚可以煤、天然气或生物质作原料，因此，对于我国这样一个石油资源相对贫乏的国家，开发二甲醚以替代液化气和柴油作为民用燃料和车用燃料就显得更为重要。此外，利用DTO工艺可以二甲醚为原料生产乙烯，以及作为化工原料用于制造喷雾油漆、杀虫剂、空气清香剂、发胶、防锈剂和润滑剂等。

 

   慧聪编辑：二甲醚由于其上述特点，引起了国内外化工界人士的广泛关注，您能介绍一下国内外二甲醚的研发进展情况吗？

   王教授：二甲醚合成过程有一步法和两步法之分。所谓两步法，即采用目前工业上通用的工艺先由合成气合成得到甲醇，然后再将甲醇脱水制得二甲醚。两步法工艺中的甲醇脱水过程又有气相法和液相法两种工艺。液相法一般用浓硫酸或复合酸作催化剂，在搅拌釜反应器内甲醇经催化脱水进行生产。液相法的特点是反应温度比较低，反应效果较好，但存在设备腐蚀和残液废水等污染问题。气相法则采用固体酸催化剂，合成在固定床反应器中进行，操作简便，合成过程无腐蚀无废液产生，但反应温度较高，在设计时必须考虑热能的充分利用问题。在装置规模能力上，液相法合成装置的单台生产能力较小，通常只有几百到几千吨/年，因而不太适合大规模建厂采用；而气相法可实现每年单台数万吨的规模，因而比较适合大规模的两步法工艺。综合两步法二甲醚工艺，无论液相法还是气相法，均面临着一个关键的问题，就是第一步甲醇合成过程的效率太低，使得两步法生产的二甲醚在经济上的竞争力大打折扣。举例来说，在全球范围内德国鲁奇和丹麦托普索的甲醇技术是有代表性的，前者工艺要求合成塔入口气的氢碳比大于8 : 1，而CO的单程转化率不足10%，可见总体合成反应效率只有千分之几；而对于托普索工艺，其要求的氢碳比更是高达18 : 1，其单程转化率并没有大幅度的提高，因而其反应效率就更低。因而使甲醇生产过程的物耗、电耗，以及其它生产成本均居高不下，最终导致两步法二甲醚难以在经济上形成竞争优势。

   二甲醚作为一种能源产品得到大面积推广，依赖于先进高效合成工艺和合成技术的研发和突破。因而在学术界和企业界倍受关注的是由合成气一步法直接生产二甲醚技术。所谓一步法是指以合成气为原料，在同一个反应器内甲醇合成和甲醇脱水两步反应在双功能催化剂上同时进行。反应过程中，由于反应协同效应，甲醇一经生成，马上进行脱水反应转化成二甲醚，突破了单纯甲醇合成中的热力学平衡限制，增大了反应推动力，使得CO转化率较单纯甲醇合成时高得多。一步法具有流程短、设备效率高、操作压力低和CO单程转化率高等特点，使得设备投资费用和操作费用大大减少，合成二甲醚的生产成本与两步法相比可以大幅度地降低。

   在一步法工艺过程中，甲醇合成、甲醇脱水和水煤气变换三个反应在同一个反应器中进行，由于这三个反应均为放热反应，使得一步法二甲醚合成反应器的设计放大与甲醇反应器相比要困难的多。鉴于气固催化反应器工程研发中的困难，一般认为采用传统固定床技术的气相一步法难以突破工程放大的难关，因而该技术的产业化开发前景不容乐观。与气相一步法相比，液相一步法则具有明显的技术优势。液相一步法采用气液固三相浆态床反应器，反应原料CO、和H₂、产物二甲醚及副产物CO₂为气相，催化剂细粉为固相，引入惰性溶剂为液相。由于溶剂和催化剂形成的浆相可以流动且热容大，因此液相法很容易实现恒温操作，而且催化剂颗粒表面为溶剂所包围，结炭失活现象大为缓解，因此可使用氢碳比为1:1理想配比的富碳合成气为原料。近年来，国内清华大学、美国空气化学品公司和日本的NKK公司在浆态床一步法二甲醚产业化技术的研发方面开展了卓有成效的工作，并均已分别进行了工业中间试验。在以上三家进行的工业中试研究中，美国人的中试规模为日产10吨醇醚产品，公开报道的试验结果为：CO单程转化率22~33％，醇醚中二甲醚的选择性约为50%，催化剂的稳定性较低，需要每3到5天更换和补充部分新鲜催化剂。目前，美国空气化学品公司在浆态床一步法二甲醚技术方面的研发已经基本终止。日本人的中试规模较小为日产5吨，中试结果为：CO单程转化率40%，醇醚中二甲醚的选择性接近90%，关于催化剂的稳定性该公司一直缄口不谈。

   清华大学化工系在金涌院士的主持下，在上世纪90年代与美国空气化学品公司合作在一步法二甲醚基础研究领域开展了多年实验室研究的基础上，成功开发出浆态床一步法合成二甲醚技术，并通过教育部组织的专家鉴定，成果达到国际先进水平。在实验室研究成果的基础上，于2004在重庆英力燃化有限公司建成3000t/a二甲醚中试装置，于当年4月对造气和合成过程进行了试车运行，一次投料试车成功并产出合格二甲醚产品。而后在9月份进行了包括产品分离在内的全流程试车运行，并进行了变工况条件试验，取得了大量宝贵的工业试验数据。中试期间，对全流程试验数据进行了250小时的标定，结果表明：平均CO单程转化率达到60%左右，醇醚中二甲醚的选择性90%以上，产品纯度可根据产品用途需要从93%以上到99.5%以上任意调节，在标定期间催化剂没有发现任何活性下降的迹象。在重庆英力燃化有限公司进行的工业中间试验，为建设大规模工业化生产装置奠定了坚实的基础和提供了必要的经济技术数据。

 

   慧聪编辑：谢谢。下面您能介绍一下二甲醚的生产现状和新技术产业化情况吗？

   王教授：二甲醚作为能源产品或称为载能化学品，潜在的市场主要在经济发展较快，但能源资源紧缺的亚洲国家，例如中国、日本、南亚和东南亚国家等。专家估计，如果低成本的二甲醚生产技术得到突破，在亚洲地区会很快形成每年3000万吨到6000万吨的市场规模。所以在欧美发达国家，学术界对二甲醚研究比较关注，企业界则持观望的态度。而在亚洲，尤其在日本，政府和企业界已开始大量投资开发二甲醚技术，除了NKK在继续开发浆态床一步法二甲醚技术外，日本还有一个由四十多个企业和两所大学联合成立的二甲醚开发公司，目前正致力于开发一步两塔（实际上就是两步法）二甲醚产业化技术。除了中国和日本以外，在亚洲并没有其它实质性的开发二甲醚新技术的国家。

    国内二甲醚生产起步较晚，20世纪90年代以前，我国仅有少数几个厂家以浓硫酸催化法生产二甲醚，装置规模较小，单台能力只有几百吨/年，全国的年总产量仅三、五千吨。在90年代中期，以广东中山市精细化工实业公司为首的数家化工企业采用西南化工研究院的气相法甲醇脱水技术建成了千吨级二甲醚工业装置，使我国的二甲醚产能达到每年近两万吨。这些千吨级装置的建成投产，标志着我国二甲醚生产有了长足的进步。

   进入21世纪，山东久泰化工科技股份有限公司利用甲醇作原料采用液相法工艺技术生产二甲醚，现已形成年产3万吨二甲醚的生产能力。同时，四川泸天化为了与其天然气大甲醇装置配套开发下游产品，引进日本技术建成了单台年产1万吨二甲醚的气相法甲醇脱水装置，并于两年前投产，现以又制定了扩产计划。与此同时，20世纪90年代前建成的千吨级以下二甲醚装置，与近年来建成的新装置相比，规模小、工艺技术落后、生产成本高，没有竞争力，大多数处于停产或半停产状态。从生产能力讲，目前国内的二甲醚生产能力已近10万t/a左右，但由于全部工业装置均采用甲醇作原料的两步法工艺，以及甲醇生产技术进步迟缓和甲醇市场价格偏高，造成我国二甲醚的实际产量并不高，每年只有大约3万多吨。

   鉴于国内经济持续增长，能源产品的需求日益旺盛，以及国际原油价格面临新的一轮飚升，这些为以二甲醚为代表的新型能源产业的发展带来了前所未有的契机。本人认为，二甲醚产业的健康发展，必须走市场培育和技术开发并举的道路，任何偏废对二甲醚产业的发展都是不利的。如果只考虑建厂扩产扩能，忽略了开发和应用新技术，二甲醚的生产成本得不到降低，则二甲醚与常规石化产品相比难以具有竞争力。从发展趋势上看，二甲醚装置规模向大型化方向发展，将从目前的万吨级升级到十万吨级，再升级到百万吨级；生产技术向一步法发展，尤其是向浆态床一步法工艺发展；原料则继续保持煤与天然气并举的局面，根据因地制宜的原则选择煤或天然气作为二甲醚的生产原料。

   慧聪编辑：最后请您对二甲醚的发展前景做一下展望好吗？

   王教授：除在化工原料市场应加大下游产品的开发力度外，二甲醚工业的发展应主要立足于替代液化石油气和柴油的民用燃料和车用燃料市场，这是一个广阔的巨大的潜在市场。另外，开发DTO工艺，即走二甲醚制烯烃的石油路线替代工艺，也将是二甲醚产品的一大应用，这一潜在市场也是很可观的。二甲醚作为能源化工产品，要求产品应能与石油产品相竞争。为达此目的，二甲醚装置必须具备投资省、生产成本低、原料利用率高、具有经济规模等条件。由于我国幅员广大，在地域上还应充分发挥地方、企业的优势，结合本地区市场情况建设不同规模的生产装置。 对于大型工业装置应选择在原料（煤或天然气）资源丰富、电力充足的地方建厂，选择先进的工艺路线和生产技术，利用原材料便宜、技术先进和具有规模效益等有利条件，尽可能降低产品成本，提高市场竞争力。

   二甲醚作为能源产品虽然市场巨大，前途看好，但还有不少问题摆在我们面前，这些问题有的需要靠企业自身的努力去解决，有的则需要各方面的帮助，特别是政府的帮助才能解决。大型企业在二甲醚产业发展过程中，应根据国家的能源战略和有关产业政策，为国家的经济建设和能源战略安全做出贡献，起到国家骨干企业的作用。 

   二甲醚作为车用燃料，涉及到方方面面的工作，如发动机的改造，供应站的建立，环保政策等等，这些除了企业的努力外，更需要国家政策的扶持。 作为国家新兴的能源产业，应努力争取国家有关部门在产业化及配套政策上加以扶持，以促进我国二甲醚工业的快速、健康发展 。 可以预见，在不久的将来，随着二甲醚本身产量的提高和国家相关政策的支持，二甲醚必然会成为一种新兴能源被人们普通接受，将对我国能源的优化利用及实现我国的可持续发展具有深远的意义。

   慧聪编辑：感谢您接受我们的采访。